Die Andromeda-Galaxie. (Adam Evans/Flickr/CC BY-NC 2.0) Ein seltener Schatz, der Aufschluss über die Entwicklung geben könnte Schwarze Löcher wurde im nächsten großen galaktischen Nachbarn der Milchstraße entdeckt.
In einem Sternhaufen in der Andromeda-Galaxie, auch bekannt als M31, untersuchten Astronomen Lichtveränderungen, um einen zu identifizieren schwarzes Loch Es erreicht fast die 100.000-fache Masse der Sonne. Das ordnet das Tier direkt in den Bereich der „mittleren Masse“ ein – sowohl schwer fassbar als auch von Astronomen wegen der Fragen, die sie beantworten können, sehr gesucht.
„Wir haben sehr gute Nachweise der größten Schwarzen Löcher mit stellarer Masse, die bis zu 100 Mal so groß wie unsere Sonne sind, und supermassereicher Schwarzer Löcher in den Zentren von Galaxien, die Millionen Mal so groß wie unsere Sonne sind, aber das gibt es nicht.“ irgendwelche Messungen von Schwarzen Löchern dazwischen“, sagt Astronom und leitender Autor der Studie Anil Seth von der University of Utah.
„Das ist eine große Lücke.“ Diese Entdeckung füllt die Lücke.“
Kugelsternhaufen B023-G78 in der Andromedagalaxie. (Pechetti et al., The Astrophysical Journal, 2022)
Schwarze Löcher sind sehr knifflige Tiere. Sofern sie nicht aktiv Materie ansammeln, ein Prozess, der unglaublich helle Strahlung erzeugt, geben sie kein Licht ab, das wir wahrnehmen können. Das macht es zu einer Aufgabe von Detektiven, sie zu finden und zu beobachten, was in ihrem umgebenden Raum passiert.
Ein solcher Hinweis Die Anwesenheit eines Schwarzen Lochs hängt von der Umlaufbahn der Objekte um es herum ab.
Die meisten Schwarzen Löcher, die wir mit verschiedenen Methoden entdeckt haben, fallen in zwei Massenbereiche. Es gibt Schwarze Löcher mit stellarer Masse, die etwa das 100-fache der Sonnenmasse erreichen; und supermassive Schwarze Löcher, die in einer niedrigen Reichweite von etwa einer Million Sonnenmassen beginnen (und erreichen können). unglaublich klobig von dort).
In der Mitte befindet sich ein Bereich, der als mittelschwer eingestuft wird, und zu sagen, dass Entdeckungen dieser Schwarzen Löcher selten sind, ist eine Untertreibung.
Bis heute ist die Zahl der IMBH-Erkennungen weiterhin unglaublich gering. Das ist etwas ärgerlich; Ohne Schwarze Löcher mittlerer Masse kämpfen Wissenschaftler darum, zu klären, wie zwei völlig unterschiedliche Massenregime nebeneinander existieren können.
Eine solide Population von Schwarzen Löchern im mittleren Massenbereich könnte uns helfen, diese Lücke zu schließen und einen Mechanismus bieten, durch den Schwarze Löcher mit Sternmasse zu Giganten heranwachsen können.
Dies bringt uns zu Andromeda; genauer gesagt, ein Kugelsternhaufen innerhalb von Andromeda namens B023-G078.
B023-G078 ist der massereichste Sternhaufen dieser Art in der Galaxie, ein annähernd kugelförmiger, gravitativ gebundener Sternhaufen mit 6,2 Millionen Sonnenmassen.
Modellen zufolge können sich diese Cluster unter anderem dadurch bilden, dass eine Galaxie eine andere aufnimmt. Das ist ein sehr häufiges Phänomen ; Die Milchstraße hat es geschafft mehrmals , wie auch Andromeda . Kugelsternhaufen könnten die Überreste der galaktischen Kerne kleinerer Galaxien sein, die von größeren Galaxien, Schwarzen Löchern und allem, verschlungen werden.
Das Team um die Erstautorin und Astronomin Renuka Pechetti von der Liverpool John Moores University im Vereinigten Königreich hält dieses Phänomen für die Entstehungsgeschichte von B023-G078.
Sie untersuchten den Metallgehalt des Clusters anhand subtiler Signaturen im von ihm emittierten Licht und stellten fest, dass er ein Alter von etwa 10,5 Milliarden Jahren hat und eine Metallizität aufweist, die der anderer freigelegter galaktischer Kerne in der Milchstraße ähnelt.
Anschließend untersuchten sie die Art und Weise, wie sich die Sterne um das Zentrum des Sternhaufens bewegen, um die Masse des Schwarzen Lochs zu berechnen, das sich darin befinden sollte. Dies ergab ein Ergebnis von rund 91.000 Sonnenmassen, was etwa 1,5 Prozent der Masse des Clusters ausmacht.
Dies deutet darauf hin, dass die Muttergalaxie von B023-G078 eine Zwerggalaxie mit etwa einer Milliarde Sonnenmassen war. Die Masse der Großen Magellanschen Wolke – einer Zwerggalaxie, die die Milchstraße umkreist – wurde mit berechnet 188 Milliarden Sonnenmassen und Andromeda wird auf ca. geschätzt 1,5 Billionen Sonnenmassen.
Es ist möglich, dass etwas anderes für die Beobachtungen verantwortlich ist, aber keine der vom Team untersuchten Alternativen passt so gut zu den Daten wie ein Schwarzes Loch mittlerer Masse.
„Wir wussten, dass es in massearmen Kernen kleinere Schwarze Löcher geben muss, aber es gab nie direkte Beweise.“ sagt Pechetti .
„Ich denke, das ist ein ziemlich klarer Beweis dafür, dass wir endlich eines dieser Objekte gefunden haben.“
Über die Ergebnisse wird berichtet Das Astrophysikalische Journal .
Eine frühere Version dieses Artikels wurde im November 2021 veröffentlicht.